Im unserem Technikum für Additive Fertigung wurde auf der Lasersinteranlage MfGPro230 xS das selektives Lasersintern mit Polyamid 11 untersucht. Auf der Lasersinteranlage MfGPro230 xS des Herstellers XYZ Printing bisher standardmäßig Polyamid 12 verarbeitet.
Prozessoptimierung mittels DSC
Hierzu wurde zunächst eine DSC-Kurve (siehe Abb, 1) aufgenommen, um das Verhalten des Kunststoffes während des Prozesses zu klären. Durch diese Messung konnte ein breites Prozessfenster für die Bauraumtemperatur zwischen 166 °C und maximal 198 °C identifiziert werden. Beim Vergleich der Kristallisationstemperaturen, welche die untere Grenze dieses Prozessfensters beschreiben, stellt man bei Polyamid 11 eine um +12 °C höhere Temperatur als bei Polyamid 12 fest. Da die Oberflächentemperatur des Pulvers während des Bauprozesses oberhalb der Kristallisationstemperatur liegen soll, wurde diese im Vergleich zum Polyamid 12 von 162 °C auf 175 °C erhöht. Durch die Anpassung dieses Prozessparameters war es möglich die Probekörper für die folgenden Untersuchungen aufzubauen.
Mechanische Eigenschaften
Zur Überprüfung der mechanischen Eigenschaften wurden Zugversuche durchgeführt. Abb. 2 zeigt die Ergebnisse dieser Versuche. Die Zugfestigkeit lag im Mittel bei 49,2 MPa. Diese Werte liegen leicht unterhalb der Angabe des Herstellers mit 52 MPa im trockenen Zustand.
Die Zähigkeit der Bauteile wurde mittels Schlagversuchen nach Charpy untersucht. Bei gekerbten Proben wurden eine mittlere Kerbschlagzähigkeit von 5,16 kJ/m2 ermittelt. Vergleicht man diese Werte mit den Angaben des Herstellers (5,1 kJ/m2 im trockenen Zustand), so stellt man eine sehr gute Übereinstimmung fest.
Abschließend wurde das in Abb. 3 dargestellte komplexe Referenzbauteil aufgebaut.
Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das Material auf der oben genannten Anlage prinzipiell verarbeitet werden kann, wobei sich die Maschine und die Umgebung durch die geforderte höhere Oberflächentemperatur stärker erwärmen. Um dem zu begegnen ist es je nach Lüftungssituation notwendig, eine zusätzliche Kühlung zu installieren. In weiteren Untersuchungen sollen vor allem die Maßhaltigkeit und der Verzug der Bauteile genauer untersucht werden.
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Josiah Beck (*), Studienarbeit, DHBW Stuttgart Campus Horb, 2022.
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